(57)【要約】      （修正有）【課題】  シリコンウエーハ等の脆性材料にレーザ光を照射することにより、溝形成部及び切断部に生じるチッピングを抑制すると共にレーザ光加工時に生じる飛散物（プルーム）によって生じる被加工物に与える影響を低減する加工装置および加工工法提供すると共に、加工断面に発生するアモルファスシリコン化を抑制する加工工法を提供する。【解決手段】レーザ発振器１と、光学手段と、ビーム出力制御手段４と、ビーム径制御手段７と、該ビーム径制御手段で被加工物へ照射するビーム径を変化させながら任意の回数照射する出力制御手段５を設け、被加工物を切断する場合において、加工する溝の幅を除々に小さく変化させながら溝を形成しながら切断することにより、被加工物から飛散せず残留した溶融状態の被加工物が、徐々に被加工物の底面側に重力の作用により移動するための経路を形成しながら加工を行う。【選択図】  図１
2005095936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備え、前記ビーム径制御手段で被加工物へ照射するビーム径を変化させながら任意の回数照射する出力制御手段を設けたレーザ加工装置。
【請求項２】
レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備え、前記ビーム径制御手段で被加工物へ照射するビーム径を徐々に小さく変化させながら任意の回数照射する出力制御手段を設けたレーザ加工装置。
【請求項３】
２００ｎｍから１２００ｎｍまでの波長のレーザ光を被加工物に照射する請求項１または２記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備えたレーザ加工装置を用い、被加工物に照射するレーザ照射ビーム径を変化させてながら複数回照射するレーザ加工工法。
【請求項５】
レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備えたレーザ加工装置を用い、被加工物に照射するレーザ照射ビーム径を徐々に小さく変化させて複数回照射するレーザ加工工法。
【請求項６】
被加工物の同一箇所に２回以上レーザ光を照射する際に、第１の照射レーザ光のレーザビーム径の５０〜８０％の大きさのレーザビーム径を、第２の照射レーザ光として照射するレーザ加工工法。
【請求項７】
レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備えたレーザ加工装置を用い、前記被加工物にレーザ光を照射して形成する加工幅を大きくする場合の加工条件を次式で導かれるレーザ出力を前記被加工物に照射するレーザ加工工法。
Ｂ＝Ａ×（ｒ22／ｒ12）×０．８〜０．９
ｒ1：加工幅を変化させる前の加工幅
ｒ2：変化させる所望の加工幅
Ａ  ：加工幅を変化させる前の加工点平均出力
Ｂ  ：変化させた後の加工点平均出力
【請求項８】
レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備え、前記被加工物にレーザ光を照射して形成する加工幅を小さくする場合の加工条件を次式で導かれるレーザ出力を前記被加工物に照射するレーザ加工工法。
Ｂ＝Ａ×（ｒ22／ｒ12）×１．１３〜１．２３
ｒ1：加工幅を変化させる前の加工幅
ｒ2：変化させる所望の加工幅
Ａ  ：加工幅を変化させる前の加工点平均出力
Ｂ  ：変化させた後の加工点平均出力
【請求項９】
レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するレーザビームの一部を除去するアパチャーを備えたレーザ加工装置を用い、アパチャーに入射するビーム径の５０％以下の開口を有する前記アパチャーを用いて被加工物にレーザ光を照射するレーザ加工工法。
【請求項１０】
レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するレーザビームの一部を除去するアパチャーを備えたレーザ加工装置を用い、前記アパチャーが、前記被加工物に照射するレーザ光の空間分布強度の少なくとも４０％以下の強度を有するレーザ光成分をカットする前記アパチャー通過したレーザ光を被加工物に照射するレーザ加工工法。
【請求項１１】
２００ｎｍから１２００ｎｍまでの波長のレーザ光を用いた請求項４から１０の何れかに記載のレーザ加工工法。
【請求項１２】
被加工物としてシリコンウエーハを用いる請求項４から１１の何れかに記載のレーザ加工工法。
【請求項１３】
レーザ光を発生するレーザ発振器と、レーザ光による加工幅を決定するマスクと、前記マスク上に照射する前記レーザ光のビーム径を変化させる為の１枚以上で構成された整形光学部と、マスク上のビームプロファイルを被加工物に投影するための１枚以上の第一の投影レンズと、マスク上のビームプロファイルを可視する為のセンサーに投影するための１枚以上の第二の投影レンズと、センサーからの信号を処理するための制御解析回路を有するレーザ加工装置。
【請求項１４】
搭載するレーザ発振器が、パルス光を発振可能な請求項１３記載のレーザ加工装置。
【請求項１５】
搭載するレーザ発振器が、繰り返し周波数及びパルスピーク出力を可変可能なレーザ発振器である請求項１４記載のレーザ加工装置。
【請求項１６】
パルスピーク出力を可変する手段として、ＡＯＭ或いはＥＯＭを光共振器内部に搭載したことを特徴とする請求項１５記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ光を用いて微細加工を行うレーザ加工装置およびレーザ加工工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ加工装置は、微細加工と共に複合材料に対する溝形成及び切断等に対するレーザ加工応用分野が広まってきている。
【０００３】
従来のシリコンウエーハ等の脆性材料の切断は、機械的な刃もの等による破砕加工で行われている。（例えば特許文献１参照）
図１０は、上記従来のシリコンウエーハ切断工法を示しており、６４は脆性材料（シリコンウエーハ等）である基板、６０は被加工物６４が吸収特性を有するレーザ光Ｂ、６１は前記レーザ光を被加工物（脆性材料）に集光或いは投影するための集光レンズＡ、６３は前記基板上に形成された回路層Ｂ、６５は前記基板６４を保持するためのダイシングフイルムである。
【０００４】
以上のように構成されたレーザ加工工法は、基板６４にレーザ光Ｂ６０を集光レンズＡ６１を介して被加工物に集光することにより、被加工物を溶断切断或いは溝加工を行う。この時被加工物から発生する被加工物からの飛散物は、再び被加工物の回路層Ｂ６３に付着するが、後工程において洗浄或いはエッチングにより除去する必要がある。また、上記方法で加工された被加工物（特にシリコンウエーハ）においては、切断断面の一部が、アモルファスシリコン化することにより、分割された被加工物からはずれ易い状態で残留し、被加工物加工後の製品品質及び信頼性を低下させる原因となっている。
【０００５】
また、レーザ光を用いた切断工法では、レーザ光を被加工物に照射させて溶断する。或いは、被加工物の表面のみにレーザ光を照射し、応力歪みを形成し、後工程で機械的に割断する。或いは、通常はレーザ光を吸収しない材料に対して、高密度集光することにより、多光子吸収させることにより被加工物内部の一部に変性層を形成し、後で機械的に割断する。（例えば特許文献２参照）
図１１は上記従来のレーザ加工工法を示しており、６６はレーザ光Ｃ、６７は前記レーザ光Ｃ６６を基板６４に集光するための集光レンズＢである。
【０００６】
以上のように構成されたレーザ加工工法は、ダイシングフイルムＢ６５と基材６４に対して透過性のある波長を有するレーザ光Ｃ６６を集光レンズＢ用いて、前記基材の中央部の集光点６８に高密度集光することにより、レーザ光強度を高くすることにより生じる多光子吸収を利用して基材の中央付近のみを溶融処理することにより、機械的強度を低下させることにより、前記溶融変性領域６２の機械的強度低下部分に力を加えることにより、機械的に割断する。
【特許文献１】特開平０１−１９６８５０号公報
【特許文献２】特開２００２−１９２３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来のシリコンウエーハ等の脆性材料の溝形成及び切断は、加工時或いは割断時に発生するチッピング（切断面部に発生するひび）によって、ウエーハの信頼性及び歩留まりが低下するという課題を有し、また、上記従来の加工工法で加工された被加工物（特にシリコンウエーハ）においては、切断断面の一部が、アモルファスシリコン化しアモルファスシリコン粒子が切断断面に付着し、分割された被加工物からはずれ易い状態で残留し、被加工物加工後の製品の品質及び信頼性を低下させるという課題を有する。
【０００８】
また、レーザ光を用いてシリコンウエーハ等の脆性材料にレーザ光を照射することにより、溝形成及び切断を行う場合、発生する被加工物からの飛散物により、被加工物の品質及び歩留まりが低下するという課題を有すると共に、加工品質を維持したまま、切断幅及び加工形成する溝幅を容易に変化させることが困難であった。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するレーザ加工装置およびレーザ加工工法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備え、前記ビーム径制御手段で被加工物へ照射するビーム径を変化させながら任意の回数照射する出力制御手段を設けたもので、被加工物から発生する飛散物の量及び飛散距離は、被加工物の溶融領域の幅及び深さによって変化し、幅が広いほどレーザ加工時に発生する被加工物からの飛散物の量は多くなり、また、溶融領域が深いほどレーザ加工時に発生する被加工物からの飛散物の飛散距離は大きくなるが、本構成のレーザ加工装置において、被加工物に照射するレーザ光の出力、照射ビームプロファイル及び照射ビーム径を変化させることにより、被加工物から発生する飛散物を抑制しながら、目的とする加工幅及び加工深さを実現することができる。
【００１１】
また、本発明は、被加工物へ照射するビーム径を徐々に小さく変化させながら任意の回数照射するものであり、被加工物を切断する場合において、加工する溝の幅を除々に小さく変化させながら溝を形成しながら切断することにより、被加工物から飛散せず残留した溶融状態の被加工物が、徐々に被加工物の底面側に重力の作用により移動するための経路を形成しながら加工を行うことによって、被加工物の切断断面に付着する被加工物とは異なる状態（例えば、アモルファス結晶状態）の物質の付着を防止することによって、品質及び信頼性の高い加工を実現することができる。
【００１２】
また、本発明は、２回以上被加工物の同一箇所に、レーザを照射する加工工法において、第１の照射レーザ光のレーザビーム径の５０〜８０％の大きさのレーザビーム径を、第２の照射レーザ光として照射するものであり、第１の照射レーザ光によって、被加工物に溝を形成し、第２の照射レーザ光によって所望の深さまで加工を行うことにより、レーザ加工装置から放射されたレーザ光成分の回折等の影響による被加工物表面に生じる微弱レーザ光成分による被加工物のレーザ光入射面に発生する損傷を防止することができると共に、第１の照射レーザ光により形成された被加工物上の溝の壁面が、第２の照射レーザ光による溝形成時に被加工物から発生する飛散物の被加工物上への飛散を防止することにより、被加工物の加工品質及び信頼性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明では、被加工物にレーザ光を照射して形成する加工幅を大きくする場合の加工条件を次式で導かれるレーザ出力を前記被加工物に照射するものであり、被加工物に任意の加工幅を形成するため概値の加工条件に対して、加工深さ等は同一で加工幅のみが大きい加工を行う場合、次式を用いることにより、加工条件出し作業にかかる時間及びコストを低減することが可能となるという作用を有する。
【００１４】
Ｂ＝Ａ×（ｒ22／ｒ12）×０．８〜０．９
ｒ1：加工幅を変化させる前の加工幅
ｒ2：変化させる所望の加工幅
Ａ  ：加工幅を変化させる前の加工点平均出力
Ｂ  ：変化させた後の加工点平均出力
また、本発明では、被加工物にレーザ光を照射して形成する加工幅を小さくする場合の加工条件を次式で導かれるレーザ出力を前記被加工物に照射する加工工法であり、被加工物に任意の加工幅を形成するため概値の加工条件に対して、加工深さ等は同一で加工幅のみが小さい加工を行う場合、次式を用いることにより、加工条件出し作業にかかる時間及びコストを低減することが可能となる。
【００１５】
Ｂ＝Ａ×（ｒ22／ｒ12）×１．１３〜１．２３
ｒ1：加工幅を変化させる前の加工幅
ｒ2：変化させる所望の加工幅
Ａ  ：加工幅を変化させる前の加工点平均出力
Ｂ  ：変化させた後の加工点平均出力
また、本発明は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するレーザビームの一部を除去するアパチャーを備え、アパチャーに入射するビーム径の５０％以下の開口を有する前記アパチャーを用いて被加工物にレーザ光を照射するものであり、被加工物に照射する集光光学系の前に入射するレーザビーム径の５０％以下のアパーチャーを設けることにより、アパーチャーに入射するレーザ光成分の中央部のみを通過させることよって、被加工物の加工しきい値以下のレーザ光成分を除去することにより、加工切断幅を加工範囲において一定に保つことができる。特に複数の層からなる被加工物或いは、加工表面に異なる複数の材料によるパターンが形成されている場合に、上記加工工法により、安定な加工幅で被加工物を加工することができる。
【００１６】
また、本発明は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するレーザビームの一部を除去するアパチャーを備え、前記アパチャーが、前記被加工物に照射するレーザ光の空間分布強度の少なくとも４０％以下の強度を有するレーザ光成分をカットする前記アパチャー通過したレーザ光を被加工物に照射する加工工法であり、被加工物に照射する集光光学系の前に入射するレーザ光のピーク強度の４０％以下の成分を除去するためのアパーチャーを介して被加工物にレーザ光を照射することにより、加工切断幅を加工範囲において一定に保つことができ、また、本加工工法で加工された加工溝及び切断部のレーザ照射面のエッジが垂直な加工を実現することができる。
【００１７】
また、本発明は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、レーザ光による加工幅を決定するマスクと、前記マスク上に照射する前記レーザ光のビーム径を変化させる為の１枚以上で構成された整形光学部と、マスク上のビームプロファイルを被加工物に投影するための１枚以上の第一の投影レンズと、マスク上のビームプロファイルを可視する為のセンサーに投影するための１枚以上の第二の投影レンズと、センサーからの信号を処理するための制御解析回路を有するレーザ加工装置であり、マスクに入射するレーザ光の状態を前記センサーにより常に監視し、被加工物に対して最適なレーザ光が照射されているかを制御解析回路により処理することにより、加工物が正常に加工されたかを判定する共に、照射されるレーザ光が常に被加工物に対して最適となるように、制御解析回路からの信号をフィードバックすることにより、レーザ発振器、整形光学系及びマスク位置が被加工物の加工に最適となるように自動調整するレーザ加工装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明はレーザ光加工に伴う被加工物からの飛散物を抑制すると共に、加工物断面に付着する溶融残留物の発生を抑制し、加工品質を維持しながら容易に被加工物の加工幅を変化させるレーザ加工装置を提供すると共に、また被加工物からの飛散物及び切断断面に付着する溶融残留物を抑制する加工工法により上記課題を解決する加工工法を提供すると共に、上記レーザ加工装置及び加工工法を用いて生産することにより、信頼性の高いシリコンウエーハを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図９を用いて説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１および図２において、１は偏光されたレーザ光を発振するレーザ発振器である。２は被加工物１９に照射するレーザ光の出力を制御する出力制御手段である出力制御構成部で、１／２λ板１１と、１／２λ板１１を回転させる回転ステージ１２と、レーザ光の偏光方向によって反射或いは透過させる光学偏光素子１３と、光学偏光素子１３により反射されたレーザ光をダンプするためのダンパー１４で構成している。３はビーム径制御手段であるビーム径制御構成部で、マスク１８に照射されるレーザ光のビーム径を変化させる第１整形レンズ１５と、第２整形レンズ１６と、可動ステージ１７で構成している。４はレーザ発振器１を駆動する共に発振条件を制御するレーザ制御電源である。７はビーム径制御構成部３を構成する第２整形レンズ１６の位置を変化させるための可動ステージ１７を制御する光学制御回路である。６はマスク１８を回転させるためのマスク切替制御回路である。５は装置全体を制御する主制御回路である。１０はレーザ光を被加工物１９に導くためのベンドミラーである。８は出力制御構成部２及びビーム径制御構成部３によって整形制御されたレーザ光Ａである。９はマスク１８上のビームプロファイルを被加工物１９に縮小投影（集光）する加工投影レンズである。１９は被加工物である。２０は被加工物１９へのレーザ光照射位置を制御するための可動テーブルである。２１はマスク１８を回転させるマスク回転軸である。２２はレーザ光通過率（或いは整形状態）を制御するマスク１８上に設けられた複数の異なる穴径からなるマスク上穴である。
【００２１】
以上のように構成されたレーザ加工装置について、その動作を説明する。
【００２２】
本実施の形態によれば、被加工物１９から発生する飛散物の量及び飛散距離は、被加工物の溶融領域の幅及び深さによって変化し、幅が広いほどレーザ加工時に発生する被加工物１９からの飛散物の量は多くなり、また、溶融領域が深いほどレーザ加工時に発生する被加工物１９からの飛散物の飛散距離は大きくなる。本構成において、被加工物１９に照射するレーザ光８の出力及び照射ビーム径を所望の加工幅及び深さに加工する場合に、被加工物１９からの飛散距離が許容値以下となるように主制御回路５によって、出力制御構成部２、ビーム径制御構成部３及びレーザ制御電源４を制御することにより、レーザ出力、照射ビーム径のビームプロファイル及び照射ビーム径を最適化することにより、被加工物から発生する飛散物を抑制しながら、目的とする加工幅及び加工深さを実現するレーザ加工装置を提供することができる。
【００２３】
なお、実施の形態１において、レーザ出力の制御に１／２λ板及び光学偏光素子を使用したが、電界光学素子（ＥＯＭ）等を用いてもよい。
【００２４】
（実施の形態２）
本実施の形態において上述した実施の形態と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図１において、５は主制御回路で、被加工物１９加工を行う時にレーザ照射枚にマスク切替制御回路６に指令を出す。実施の形態１と異なるのは、被加工物１９に対して同一箇所に複数回レーザ光を照射して加工を行うレーザ加工装置において、主制御回路５で被加工物１９のレーザ光照射毎に使用するマスク上穴２２を自動的に切り替える機能を付加した点である。
【００２５】
以上のように、本実施の形態によれば、被加工物１９を切断する場合において、加工する溝の幅を除々に小さく変化させながら溝を形成しながら切断することにより、徐々に被加工物１９の底面側へ重力の作用により、被加工物１９から飛散せず残留した溶融状態の被加工物１９が移動するための経路を形成しながら加工を行うことによって、被加工物１９の切断断面に付着する被加工物１９とは異なる状態（例えば、アモルファス結晶状態）の物質の付着を防止することによって、品質及び信頼性の高い加工を実現するレーザ加工装置を提供することができる。
【００２６】
（実施の形態３）
本実施の形態は、上述した実施の形態のレーザ加工装置を用いた加工工法であり、被加工物１９を切断する場合において、被加工物１９に照射する第１のレーザ光のビーム径を所望の加工幅を実現するためのビーム径で溝加工或いは切断した後、前記ビーム径より小さいビーム径の第２のレーザ光を第１のレーザ光を照射した被加工物の同一箇所に照射することにより、第１のレーザ光によって形成された溝の壁面に残留付着した溶融物を除去することにより、被加工物の加工溝及び切断壁面に付着する被加工物とは異なる状態（例えば、アモルファス結晶状態）の物質をアブレーションすることにより除去することによって、加工物の品質及び信頼性の高い加工を実現することができる。
【００２７】
（実施の形態４）
本実施の形態は、上述した実施の形態で示したレーザ加工装置を用いた加工方法に関するもので、同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図３において、２３は被加工物１９の表面に形成された回路層Ａ、２４は被加工物１９を保持するためのダイシングフイルムＡ、２５は被加工物に照射する第１のレーザ光、２６は第２のレーザ光、２７は第３のレーザ光、２８は第４のレーザ光、２９は前記第１のレーザ光により加工された第１加工溝、３０は前記第２のレーザ光により加工された第２加工溝、３１は前記第３のレーザ光により加工された第３加工溝、３２は前記第４のレーザ光により加工された第４加工溝を示す。
【００２８】
被加工物１９に、第１のレーザ光２５を照射することにより第１加工溝を形成する、次に前記第１のレーザ光２５より、小さいビーム径を有する第２のレーザ光２６を被加工物１９の第１加工溝２９が形成された同一箇所に照射する事により第２加工溝３０を形成する、同様に前記第２のレーザ光２６より、小さいビーム径を有する第３のレーザ光２７を被加工物１９の第２加工溝３０が形成された同一箇所に照射する事により第３加工溝３１を形成する、さらに、前記第３のレーザ光２７より、小さいビーム径を有する第４のレーザ光２８を被加工物１９の第３加工溝３１が形成された同一箇所に照射する事により第４加工溝３１を形成することにより、被加工物の切断を行う。
【００２９】
以上のように、本実施の形態によれば、加工する溝の幅を除々に小さく変化させながら溝を形成しながら切断することにより、被加工物１９から飛散せず残留した溶融状態の被加工物１９が、徐々に被加工物１９の底面側に重力の作用により移動するための経路を形成しながら加工を行うことにより、被加工物１９の切断断面に付着する被加工物１９とは異なる状態（例えば、アモルファス結晶状態）の物質の付着を防止することができる。
【００３０】
（実施の形態５）
本実施の形態は、上述した実施の形態に示したレーザ加工装置を用いた加工工法に関するもので同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図４において、３３は被加工物１９に照射されるレーザ光Ａ、３４は被加工物１９に照射される第１のレーザ光Ａの５０〜８０％の大きさのビーム径を有するレーザ光Ｂ、３５は前記レーザ光Ａによって被加工物１９に形成された加工幅Ａ、３６は被加工物１９に形成された前記加工幅Ａと同一箇所に照射された前記レーザ光Ｂにより形成された加工幅Ｂである。
【００３１】
レーザ光Ａ３３によって、被加工物１９に溝を形成し、レーザ光３４によって形成された加工幅Ａ３５より小さい加工幅Ｂ３６を形成し、さらに、再度レーザ光Ａ３３によって加工幅Ｂ３６の両側に残った非加工部を除去し、再度除去された加工幅Ａ３５部にレーザ光Ｂ３４を照射することにより、所望の深さまで加工を行うことにより、レーザ加工装置から放射されたレーザ光成分の回折等の影響による被加工物１９表面に生じる微弱レーザ光成分による被加工物１９のレーザ光入射面に発生する損傷を防止することができると共に、第１の照射レーザ光により形成された被加工物１９上の溝壁面が、第２の照射レーザ光による溝形成時に被加工物１９から発生する飛散物の被加工物１９上への飛散を防止する壁として働くことにより、レーザ加工に伴って発生する被加工物１９からの飛散物が被加工物１９表面に付着すること防止することによって、被加工物１９の加工品質及び信頼性を向上させることができる。
【００３２】
（実施の形態６）
本実施の形態では、上述したレーザ加工装置を用いて被加工物に任意の加工幅を形成するため概値の加工条件に対して、加工深さ等は同一で加工幅のみが大きい加工を行う場合、次式を用いることにより、加工条件出し等の作業にかかる時間及びコストを低減することができる。
【００３３】
Ｂ＝Ａ×（ｒ22／ｒ12）×０．８〜０．９
ｒ1：加工幅を変化させる前の加工幅
ｒ2：変化させる所望の加工幅
Ａ  ：加工幅を変化させる前の加工点平均出力
Ｂ  ：変化させた後の加工点平均出力
例えば、概値の加工点平均出力  Ａ  ＝２Ｗ
概値の加工幅          ｒ1＝７０μｍの場合
設定加工幅            ｒ2＝１００μｍ
の場合の最適加工点出力Ｂは、
Ｂ＝２×（１００2／７０2）×０．８５
＝３．４７Ｗ
となる。
【００３４】
（実施の形態７）
本実施の形態では、上述したレーザ加工装置を用いて被加工物に任意の加工幅を形成するため概値の加工条件に対して、加工深さ等は同一で加工幅のみが小さい加工を行う場合、次式を用いることにより、加工条件出し等の作業にかかる時間及びコストを低減することができる。
【００３５】
Ｂ＝Ａ×（ｒ22／ｒ12）×１．１３〜１．２３
ｒ1：加工幅を変化させる前の加工幅
ｒ2：変化させる所望の加工幅
Ａ  ：加工幅を変化させる前の加工点平均出力
Ｂ  ：変化させた後の加工点平均出力
例えば、
概値の加工点平均出力  Ａ  ＝２Ｗ
概値の加工幅          ｒ1＝７０μｍ
の場合
設定加工幅            ｒ2＝５０μｍ
の場合の最適加工点出力Ｂは、
Ｂ＝２×（５０2／７０2）×１．１８
＝１．２０Ｗ
となる。
【００３６】
（実施の形態８）
本実施の形態において上述した実施の形態と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図５から図７において、３９はアパチャー（マスク）に入射するレーザ光の強度分布を表すマスク入射レーザ光、４０は前記マスク入射レーザ光のビーム径の半分の開口をもつ第１マスク、４１は前記マスク入射レーザ光のビーム径と同等の開口をもつ第２マスク、４２は前記第１マスクを４０を通過したレーザ光の強度分布を表すマスク通過レーザ光Ａ、４３は前記第２マスクを４１を通過したレーザ光の強度分布を表すマスク通過レーザ光Ｂ、５３はレーザ光により加工された溶融領域である。
【００３７】
被加工物１９に照射する集光光学系の前に入射するレーザ光の強度分布が、マスク入射レーザ光３９と同等の大きさのアパチャーを用いて整形されたマスク通過レーザ光Ｂを被加工物１９に照射し加工溝或いは切断を行う場合、被加工物１９表面近傍にテーパ状の加工となるが、マスク入射レーザ光３９のビーム径４４の５０％の大きさの開口径を有する第１マスク４０を通過することにより、整形されたマスク通過レーザ光Ａを被加工物１９に照射し加工溝或いは切断を行うことによって、被加工物１９表面近傍にテーパ状でない加工が実現できる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態によれば被加工物１９にレーザ光を集光して照射する光学系に到達する前のマスク入射レーザ光３９のレーザビーム径の５０％のマスク通過レーザ光Ａ４２を被加工物１９に照射することにより、加工切断幅を加工範囲において一定に保つことができる。特に複数の異なる材料により形成された被加工物１９或いは、加工表面に異なる複数の材料によるパターンが形成されている場合に上記加工工法により、被加工物１９の加工しきい値の相違によって生じる溝加工及び切断加工時に生じる溝幅及び切断幅の不安定を防止することができ、安定な加工幅で加工することができる。
【００３９】
（実施の形態９）
本実施の形態において上述した実施の形態と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図８において、３７はガウシアン分布を有するレーザ光波形のビーム中心から半径方向の強度を示すＧａｕｓｓｉａｎ分布の強度波形（ビーム中心からの強度変化波形）、３８はガウシアン分布を有するレーザ光波形のビーム中心から半径方向の出力レベルを示すＧａｕｓｓｉａｎ分布の体積波形（ビーム中心からのレーザ体積変化波形）を示す。
【００４０】
レーザ光の空間分布上のレーザ光強度の４０％以下を削除するアパチャー（マスク）を用いてレーザ光をビーム径制御構成部３によって整形した後に被加工物１９に照射する。
【００４１】
以上のように、本実施の形態によれば被加工物１９に照射するレーザ光の強度分布をビーム径制御構成部３の第２整形レンズと、マスク１８によって、空間分布上のレーザ光強度の４０％以下の強度を有する成分を削除したレーザ光を被加工物１９に照射する加工工法により、加工切断幅を加工範囲において一定に保つことができ、また、本加工工法で加工された加工溝及び切断部のレーザ照射面のエッジが垂直な加工を実現することにより、被加工物１９の加工しろに余裕を取ることなく被加工物を加工することにより、被加工物１９から生産される加工製品の密度を高めることができることにより、信頼性と歩留まりの高い加工を実現すること共に生産効率を向上させることができる。
【００４２】
（実施の形態１０）
本実施の形態において上述した実施の形態と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図９において、４６はパルスレーザ発振器、４７はレーザ共振器４６内に組み込まれたレーザ出力及び発振周波数を制御するための音響光学素子、４８はレーザ発振器４６を動作させるためのレーザ駆動電源、４９は前記音響光学素子４７と前記レーザ駆動電源４８と可動ステージ１７とマスク１８及びＣＣＤセンサー５１からの信号を画像解析する画像解析部５２を制御する主制御部、５０はマスク位置のビームプロファイルをＣＣＤセンサー５１に投影するためのプロファイル投影レンズを示す。
【００４３】
以上のように構成されたレーザ加工装置について、その動作を説明する。
【００４４】
マスク１８に入射するレーザ光の状態をＣＣＤセンサー５１と画像解析部５２により、マスク１８上のレーザ光の照射位置、強度分布及び通過出力を常に監視し、被加工物１９に対して最適なレーザ光が照射されるように、主制御部４９によって、音響光学素子４７の動作を制御することによりパルスレーザ発振器４６の出力を最適化すると共に、第２整形レンズ１６の位置を変化させてマスク１８に照射されるレーザ光のビーム径を最適化し、かつ可動テーブル２０の移動速度を変化させることにより、自動的に照射されるレーザ光及び加工速度が常に被加工物１９に対して最適となるようにする。
【００４５】
以上のように、本実施の形態によれば画像解析部５１からの信号によって、主制御部４９が常に安定した加工ができるように音響光学素子４７、前記レーザ駆動電源４８、可動ステージ１７、マスク１８、可動テーブル２０を最適化することによりレーザ発振器、整形光学系及びマスク位置が被加工物の加工に最適となるように自動調整するレーザ加工装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のレーザ加工装置及びレーザ加工工法は、レーザ光加工に伴う被加工物からの飛散物を抑制すると共に、加工物断面に付着する溶融残留物の発生を抑制し、加工品質を維持しながら容易に被加工物の加工幅を変化させるものであり、シリコンウエーハ等の微細加工を必要とする被加工物に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のレーザ加工装置の実施の形態１及び２における装置構成図
【図２】本発明のレーザ加工装置の実施の形態１及び２におけるマスク正面図
【図３】本発明のレーザ加工工法の実施の形態４における加工工法図
【図４】本発明のレーザ加工工法の実施の形態５における加工工法図
【図５】本発明のレーザ加工工法の実施の形態８における加工工法図
【図６】本発明のレーザ加工工法の実施の形態８における加工工法図
【図７】本発明のレーザ加工工法の実施の形態８における加工工法図
【図８】本発明のレーザ加工工法の実施の形態９における工法説明図
【図９】本発明のレーザ加工工法の実施の形態１０における装置構成図
【図１０】従来のレーザ加工工法の加工工法図
【図１１】従来のレーザ加工工法の加工工法図
【符号の説明】
【００４８】
１  レーザ発振器
２  出力制御構成部
３  ビーム径制御構成部
４  レーザ制御電源
５  主制御回路
６  マスク切替制御回路
７  光学制御回路
８  レーザ光Ａ
９  加工投影レンズ
１０  ベンドミラー
１１  １／２λ板
１２  回転ステージ
１３  光学偏光素子
１４  ダンパー
１５  第１整形レンズ
１６  第２整形レンズ
１７  可動ステージ
１８  マスク
１９  被加工物
２０  可動テーブル
２１  マスク回転軸
２２  マスク上穴
２３  回路層Ａ
２４  ダイシングフイルムＡ
２５  第１のレーザ光
２６  第２のレーザ光
２７  第３のレーザ光
２８  第４のレーザ光
２９  第１加工溝
３０  第２加工溝
３１  第３加工溝
３２  第４加工溝
３３  レーザ光Ａ
３４  レーザ光Ｂ
３５  加工幅Ａ
３６  加工幅Ｂ
３７  Ｇａｕｓｓｉａｎ分布の強度波形
３８  Ｇａｕｓｓｉａｎ分布の体積波形
３９  マスク入射レーザ光
４０  第１マスク
４１  第２マスク
４２  マスク通過レーザ光Ａ
４３  マスク通過レーザ光Ｂ
４４  マスク入射ビーム径
４５  マスク通過ビーム径
４６  パルスレーザ発振器
４７  音響光学素子
４８  レーザ駆動電源
４９  主制御部
５０  プロファイル投影レンズ
５１  ＣＣＤセンサー
５２  画像解析部
５３  溶融領域
６０  レーザ光Ｂ
６１  集光レンズＡ
６２  溶融変性領域
６３  回路層Ｂ
６４  基板
６５  ダイシングフイルムＢ
６６  レーザ光Ｃ
６７  集光レンズＢ
６８  集光点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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